JP2764077B2 - ゴム変性スチレン系樹脂の連続的製造方法 - Google Patents
ゴム変性スチレン系樹脂の連続的製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はゴム変性スチレン系樹脂の連続的製造方法に
関する。さらに詳しくはゴム変性スチレン系樹脂を塊状
もしくは溶液重合法で連続的に製造する方法においてゴ
ム状重合体を分散粒子化する方法に関する。
関する。さらに詳しくはゴム変性スチレン系樹脂を塊状
もしくは溶液重合法で連続的に製造する方法においてゴ
ム状重合体を分散粒子化する方法に関する。
従来0.1〜10μの平均径を有するゴム状重合体粒子を
分散したゴム変性スチレン系樹脂を連続的に製造するこ
とは広く行なわれている。製品中のゴム状重合体粒子の
大きさは衝撃強度、光沢等の性能に大きな影響を与える
ので、粒子径の調節操作はゴム変性スチレン系樹脂製造
技術の中でも極めて重要な位置を示している。ゴム状重
量体を含む相(ゴム相)を分散粒子に転換する操作とし
て、単量体の重合体への転化率の比較的低い段階で強い
撹拌を施こす方法は公知である。また、かかる工程にお
いて、撹拌槽型反応器を用いることも特開昭62−9245号
により知られている。
分散したゴム変性スチレン系樹脂を連続的に製造するこ
とは広く行なわれている。製品中のゴム状重合体粒子の
大きさは衝撃強度、光沢等の性能に大きな影響を与える
ので、粒子径の調節操作はゴム変性スチレン系樹脂製造
技術の中でも極めて重要な位置を示している。ゴム状重
量体を含む相(ゴム相)を分散粒子に転換する操作とし
て、単量体の重合体への転化率の比較的低い段階で強い
撹拌を施こす方法は公知である。また、かかる工程にお
いて、撹拌槽型反応器を用いることも特開昭62−9245号
により知られている。
しかしながら、近年ゴム変性スチレン系樹脂の用途の
拡大に伴う市場からの高性能製品の要求およびより効率
的製造法による低コスト生産志向の高まりに対応するた
めに、連続的製造法におけるゴム状重合体の分散粒子化
に関して、次のような課題の解決が要請されている。
拡大に伴う市場からの高性能製品の要求およびより効率
的製造法による低コスト生産志向の高まりに対応するた
めに、連続的製造法におけるゴム状重合体の分散粒子化
に関して、次のような課題の解決が要請されている。
(1)単一の製造装置で衝撃物性及び成形物の表面光沢
等の市場の要求性能のバランスに応じた平均粒子径、ゴ
ム含有量及び/またはゴムの種類の異なる銘柄を自在に
製造できること、例えば特公昭62−9245の方法は簡便な
方法ではあるが、粒子径を1.0μ以下にするのに多大な
撹拌動力を要する点の改善。
等の市場の要求性能のバランスに応じた平均粒子径、ゴ
ム含有量及び/またはゴムの種類の異なる銘柄を自在に
製造できること、例えば特公昭62−9245の方法は簡便な
方法ではあるが、粒子径を1.0μ以下にするのに多大な
撹拌動力を要する点の改善。
(2)衝撃物性、光沢性能及びその他の成形物の外観性
能をより良くするために粒子化操作の段階での巨大粒子
(フィッシュアイとしてあるいは成形物の外観不良とし
て観察される)の発生を防止。
能をより良くするために粒子化操作の段階での巨大粒子
(フィッシュアイとしてあるいは成形物の外観不良とし
て観察される)の発生を防止。
一般に、ゴム変性スチレン系樹脂の中に分散されたゴ
ム状重合体の粒子形状及び大きさは、ゴム状重合体を含
むゴム相が連続相をなす状態から不連続相をなす状態に
転換する際の条件、即ち、分散粒子に転換する操作(本
発明ではこの操作を粒子化操作という)を行う際の条件
によって決定される。ゴム変性スチレン系樹脂の連続的
製造方法においては、この粒子化操作が反応液体の移動
操作及び重合操作と並行して実施されるので、通常のス
チレン系樹脂の連続的製造方法やゴム変性スチレン系樹
脂の回分的製造方法に比して難度が高く、そのためこれ
までに複雑な操作を要する幾つかの解決方法が提案され
ている。例えば特公昭52−29793では粒子化に先だち予
備グラフト化と称する予備的重合を行う方法、特開昭53
−7794では反応転化率が30〜80%の重合液を原料と混合
する方法、また特公昭59−17725では重合液の一部を原
料系に循環する方法が提案されている。
ム状重合体の粒子形状及び大きさは、ゴム状重合体を含
むゴム相が連続相をなす状態から不連続相をなす状態に
転換する際の条件、即ち、分散粒子に転換する操作(本
発明ではこの操作を粒子化操作という)を行う際の条件
によって決定される。ゴム変性スチレン系樹脂の連続的
製造方法においては、この粒子化操作が反応液体の移動
操作及び重合操作と並行して実施されるので、通常のス
チレン系樹脂の連続的製造方法やゴム変性スチレン系樹
脂の回分的製造方法に比して難度が高く、そのためこれ
までに複雑な操作を要する幾つかの解決方法が提案され
ている。例えば特公昭52−29793では粒子化に先だち予
備グラフト化と称する予備的重合を行う方法、特開昭53
−7794では反応転化率が30〜80%の重合液を原料と混合
する方法、また特公昭59−17725では重合液の一部を原
料系に循環する方法が提案されている。
又、生成したゴム粒子に分散機を用いて剪断処理を施
し、所望の粒子径のゴム粒子をもつゴム変性スチレン−
アクリロニトリル樹脂を得る方法も特公昭49−18477に
提案されている。この方法においては、ラインミキサー
を用いてゴム粒子に剪断処理を施した後に、架橋剤を添
加して150〜200℃でゴムの架橋と重合の完結を同時に行
なっている。
し、所望の粒子径のゴム粒子をもつゴム変性スチレン−
アクリロニトリル樹脂を得る方法も特公昭49−18477に
提案されている。この方法においては、ラインミキサー
を用いてゴム粒子に剪断処理を施した後に、架橋剤を添
加して150〜200℃でゴムの架橋と重合の完結を同時に行
なっている。
本発明の目的は粒子径をコントロールするのに多大の
撹拌動力を要せず、又複雑な操作を要せずに、極めて効
率的に、所望の粒子径のゴム粒子をもつ外観良好なゴム
変性スチレン系樹脂を製造する方法を提供することにあ
る。
撹拌動力を要せず、又複雑な操作を要せずに、極めて効
率的に、所望の粒子径のゴム粒子をもつ外観良好なゴム
変性スチレン系樹脂を製造する方法を提供することにあ
る。
すなわち、本発明は、スチレン系単量体にゴム状重合
体を溶解した原料溶液を第1反応槽へ連続的に供給し
て、該単量体がゴム状重合体が分散粒子に転換するのに
必要な単量体転化率以上になるよう重合を行ない、該第
1反応槽より原料溶液供給量に相当する量の反応液を連
続的に取り出し、該反応液を、第1反応槽と第2反応槽
の間に設けられた内部に高速で回転する翼あるいはロー
ターを少なくとも3つ以上もつ粒子分散機に送ってゴム
状重合体の分散粒子を剪断処理し、ついで該粒子分散機
で処理された反応液を第2反応槽に連続的に供給して重
合を継続するか、あるいはさらに必要に応じて第3反応
槽以降の反応槽に供給して重合を継続させることにより
なるゴム変性スチレン系樹脂の連続的塊状または溶液重
合法において、 (A)第1反応槽中で反応液の占める容積をV1、粒子分
散機の容積をV2とした時 V2/V1<0.2 であり、 (B)第1反応槽出口の反応液中のゴム状重合体の割合
をX1重量%、単量体が重合して生成した重合体の割合を
X2重量%とした時、X1及びX2の値を 1<X1≦20かつ 1.5X1−0.05X1 2<X2<4.5X1−0.05X1 2 を満足するように維持し、 (C)該粒子分散機内のそれぞれの翼あるいはローター
の外周の線速度が0.5m/秒以上であり、 (D)第2反応槽が完全混合撹拌槽型反応槽で、該反応
槽での単量体転化率が25重量%以上に保たれている ことを特徴とする外観良好なゴム変性スチレン系樹脂の
連続的製造方法である。
体を溶解した原料溶液を第1反応槽へ連続的に供給し
て、該単量体がゴム状重合体が分散粒子に転換するのに
必要な単量体転化率以上になるよう重合を行ない、該第
1反応槽より原料溶液供給量に相当する量の反応液を連
続的に取り出し、該反応液を、第1反応槽と第2反応槽
の間に設けられた内部に高速で回転する翼あるいはロー
ターを少なくとも3つ以上もつ粒子分散機に送ってゴム
状重合体の分散粒子を剪断処理し、ついで該粒子分散機
で処理された反応液を第2反応槽に連続的に供給して重
合を継続するか、あるいはさらに必要に応じて第3反応
槽以降の反応槽に供給して重合を継続させることにより
なるゴム変性スチレン系樹脂の連続的塊状または溶液重
合法において、 (A)第1反応槽中で反応液の占める容積をV1、粒子分
散機の容積をV2とした時 V2/V1<0.2 であり、 (B)第1反応槽出口の反応液中のゴム状重合体の割合
をX1重量%、単量体が重合して生成した重合体の割合を
X2重量%とした時、X1及びX2の値を 1<X1≦20かつ 1.5X1−0.05X1 2<X2<4.5X1−0.05X1 2 を満足するように維持し、 (C)該粒子分散機内のそれぞれの翼あるいはローター
の外周の線速度が0.5m/秒以上であり、 (D)第2反応槽が完全混合撹拌槽型反応槽で、該反応
槽での単量体転化率が25重量%以上に保たれている ことを特徴とする外観良好なゴム変性スチレン系樹脂の
連続的製造方法である。
本発明における原料のスチレン系単量体としては、例
えばスチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、イソ
プロピルスチレン、ブチルスチレン等のアルキルスチレ
ン、クロルスチレン、ブロムスチレン等のビニル基置換
または核置換のハロゲン化スチレン、ハロゲン化アルキ
ルスチレン等のスチレン系単量体が少なくとも1種用い
られ、特にスチレン、アルファメチルスチレン、パラメ
チルスチレンが好ましく用いられる。
えばスチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、イソ
プロピルスチレン、ブチルスチレン等のアルキルスチレ
ン、クロルスチレン、ブロムスチレン等のビニル基置換
または核置換のハロゲン化スチレン、ハロゲン化アルキ
ルスチレン等のスチレン系単量体が少なくとも1種用い
られ、特にスチレン、アルファメチルスチレン、パラメ
チルスチレンが好ましく用いられる。
本発明において、スチレン系単量体は共重合可能な他
の単量体と併用してもよく、例えばアクリロニトリル、
メタクリロニトリル等のシアン化ビニル単量体、アクリ
ル酸、メタクリル酸及びそれらのアルキルエステル等の
一種以上を併用することができる。
の単量体と併用してもよく、例えばアクリロニトリル、
メタクリロニトリル等のシアン化ビニル単量体、アクリ
ル酸、メタクリル酸及びそれらのアルキルエステル等の
一種以上を併用することができる。
本発明でいうゴム状重合体とは室温においてコム状を
呈している物質であればよく、例えばポリブタジエンゴ
ム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ブロックスチ
レン−ブタジエン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン
系共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ターポリマー
系共重合体ゴム、アクリル系ゴム、ブタジエン−アクリ
ロニトリル共重合体ゴムなどがあげられ、これらは1種
あるいは2種以上の組み合わせで用いられる。
呈している物質であればよく、例えばポリブタジエンゴ
ム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ブロックスチ
レン−ブタジエン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン
系共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ターポリマー
系共重合体ゴム、アクリル系ゴム、ブタジエン−アクリ
ロニトリル共重合体ゴムなどがあげられ、これらは1種
あるいは2種以上の組み合わせで用いられる。
本発明の方法において、原料溶液とは、スチレン系単
量体にゴム状重合体を溶解したものおよび必要に応じて
溶剤を加えたものをいう。
量体にゴム状重合体を溶解したものおよび必要に応じて
溶剤を加えたものをいう。
溶剤として例えばトルエン、エチルベンゼン、キシレ
ン、エチルトルエン、エチルキシレン、ジエチルベンゼ
ン等を用いることができる。このような溶剤の使用量は
特に制限はないが、重合反応槽に供給する単量体100重
量部当り50重量部を越えないことが好ましい。その理由
は50重量部を越えると溶剤により反応槽の有効反応容積
が減少すること及び溶剤の回収に過剰のエネルギを要す
るためである。
ン、エチルトルエン、エチルキシレン、ジエチルベンゼ
ン等を用いることができる。このような溶剤の使用量は
特に制限はないが、重合反応槽に供給する単量体100重
量部当り50重量部を越えないことが好ましい。その理由
は50重量部を越えると溶剤により反応槽の有効反応容積
が減少すること及び溶剤の回収に過剰のエネルギを要す
るためである。
本発明における第1反応槽は、完全混合槽タイプの撹
拌槽型反応槽、あるいはプラグフロータイプの塔式反応
槽等いずれのタイプの反応槽を用いてもよい。第1反応
槽として撹拌槽型反応槽を用いた場合は、該第1反応槽
内では単量体はゴム状重合体が分散粒子に転換するのに
必要な単量体転化率以上の単量体転化率に保たれていな
ければならない。又、第1反応槽として塔式反応槽を用
いた場合は、該第1反応槽の出口における反応液中の単
量体が、ゴム状重合体が分散粒子に転換するのに必要な
単量体転化率以上の単量体転化率に保たれていなければ
ならない。
拌槽型反応槽、あるいはプラグフロータイプの塔式反応
槽等いずれのタイプの反応槽を用いてもよい。第1反応
槽として撹拌槽型反応槽を用いた場合は、該第1反応槽
内では単量体はゴム状重合体が分散粒子に転換するのに
必要な単量体転化率以上の単量体転化率に保たれていな
ければならない。又、第1反応槽として塔式反応槽を用
いた場合は、該第1反応槽の出口における反応液中の単
量体が、ゴム状重合体が分散粒子に転換するのに必要な
単量体転化率以上の単量体転化率に保たれていなければ
ならない。
本発明における第1反応槽出口の反応溶液中のゴム状
重合体の割合をX1重量%、重合した単量体の重合物の割
合をX2重量%とする時、X1及びX2の値は、 1<X1≦20 かつ 1.5X1−0.05X1 2<X2<4.5X1−0.05X1 2 を満足することが好ましい。X1≦1においては通常の操
作条件では製品中のゴム含量が低く、得られたゴム変性
樹脂は耐衝撃性樹脂として実用に供せない。一方、X1>
20においては、反応液の粘度が非常に高くなり、反応槽
の所要撹拌動力が大きくなるとともに、ゴム状重合体が
分散粒子に転換しないか、粒子化できた場合において
も、巨大粒子が発生する。X1は好ましくは2<X1<15の
範囲で選ばれる。X2の値についてX2≦1.5X1−0.05X1 2の
場合は、単量体転化率が低く、ゴム状重合体が粒子化で
きない。第1反応槽出口での反応液の単量体転化率が低
くゴム状重合体が粒子化していない場合は、後で述べる
粒子分散機で処理しても、ゴム粒子は、所望の値にコン
トロールできず本発明の目的が達成できない。
重合体の割合をX1重量%、重合した単量体の重合物の割
合をX2重量%とする時、X1及びX2の値は、 1<X1≦20 かつ 1.5X1−0.05X1 2<X2<4.5X1−0.05X1 2 を満足することが好ましい。X1≦1においては通常の操
作条件では製品中のゴム含量が低く、得られたゴム変性
樹脂は耐衝撃性樹脂として実用に供せない。一方、X1>
20においては、反応液の粘度が非常に高くなり、反応槽
の所要撹拌動力が大きくなるとともに、ゴム状重合体が
分散粒子に転換しないか、粒子化できた場合において
も、巨大粒子が発生する。X1は好ましくは2<X1<15の
範囲で選ばれる。X2の値についてX2≦1.5X1−0.05X1 2の
場合は、単量体転化率が低く、ゴム状重合体が粒子化で
きない。第1反応槽出口での反応液の単量体転化率が低
くゴム状重合体が粒子化していない場合は、後で述べる
粒子分散機で処理しても、ゴム粒子は、所望の値にコン
トロールできず本発明の目的が達成できない。
又、X2≧4.5X1−0.5X1 2の場合は、第1反応槽出口で
の反応液の粘度が非常に高くなり、第1反応槽の後に続
く粒子分散機での処理が難しくなるとともに該粒子分散
機でのゴム粒子の処理の効果が顕著でない。
の反応液の粘度が非常に高くなり、第1反応槽の後に続
く粒子分散機での処理が難しくなるとともに該粒子分散
機でのゴム粒子の処理の効果が顕著でない。
ここで単量体のポリマーへの転化率、したがって、X2
(重量%)は、重合温度、第1反応槽への供給原料組
成、原料供給速度及び/または重合開始剤の供給量等の
操作条件によって調節可能である。
(重量%)は、重合温度、第1反応槽への供給原料組
成、原料供給速度及び/または重合開始剤の供給量等の
操作条件によって調節可能である。
第1反応槽は、通常撹拌翼によって重合液を撹拌しな
がら重合を行なう。ゴム状重合体が粒子化する時は、一
般に撹拌強度によってその粒子径は変化するが、本発明
においては、ゴム粒子径は第1反応槽に続く粒子分散機
で最終的に決められるので、第1反応槽の撹拌は、第1
反応槽内でほぼ均一な混合状態を維持しうるか、あるい
は滞留部分が生じない状態を維持できるものであればよ
い。
がら重合を行なう。ゴム状重合体が粒子化する時は、一
般に撹拌強度によってその粒子径は変化するが、本発明
においては、ゴム粒子径は第1反応槽に続く粒子分散機
で最終的に決められるので、第1反応槽の撹拌は、第1
反応槽内でほぼ均一な混合状態を維持しうるか、あるい
は滞留部分が生じない状態を維持できるものであればよ
い。
第1反応槽では、ゴム状重合体をスチレン系単量体に
溶解し、必要に応じて溶剤を加えた原料溶液を連続的に
供給してスチレン単量体がゴム状重合体が分散粒子に転
換するのに必要な重合率以上になるように重合を行なう
が、有機過酸化物等の重合開始剤、メルカプタン類等の
分子量調節剤等を原料溶液供給と同時に反応槽に供給し
てもよい。第1反応槽での重合は通常50〜150℃の温度
で実施される。
溶解し、必要に応じて溶剤を加えた原料溶液を連続的に
供給してスチレン単量体がゴム状重合体が分散粒子に転
換するのに必要な重合率以上になるように重合を行なう
が、有機過酸化物等の重合開始剤、メルカプタン類等の
分子量調節剤等を原料溶液供給と同時に反応槽に供給し
てもよい。第1反応槽での重合は通常50〜150℃の温度
で実施される。
本発明においては、原料溶液を第1反応槽へ供給し
て、ゴム状重合体が分散粒子に転換するのに必要な重合
率以上にスチレン系単量体が重合するように反応を行な
い、該第1反応槽より原料溶液の供給量に相当する量の
反応液を連続的に取り出し、該反応液を第1反応槽と第
2反応槽の間に設けられたゴム状重合体の分散粒子に剪
断をかけるための粒子分散機に送って、第1反応槽で生
成したゴム粒子が所望の粒子径になるように処理され
る。
て、ゴム状重合体が分散粒子に転換するのに必要な重合
率以上にスチレン系単量体が重合するように反応を行な
い、該第1反応槽より原料溶液の供給量に相当する量の
反応液を連続的に取り出し、該反応液を第1反応槽と第
2反応槽の間に設けられたゴム状重合体の分散粒子に剪
断をかけるための粒子分散機に送って、第1反応槽で生
成したゴム粒子が所望の粒子径になるように処理され
る。
本発明でいうゴム状重合体の分散粒子に剪断をかける
ための粒子分散機とは、流体の滞留時間が短く、又反応
液に高い剪断速度を与えることができる内部に高速で回
転する翼あるいはローターをもったコンパクトな一種の
撹拌混合機である。
ための粒子分散機とは、流体の滞留時間が短く、又反応
液に高い剪断速度を与えることができる内部に高速で回
転する翼あるいはローターをもったコンパクトな一種の
撹拌混合機である。
本発明においては粒子分散機内の高速で回転する翼あ
るいはローターが少なくとも3つ以上、より好ましくは
4つ以上あることが必要である。その際処理される反応
液はこれらの翼あるいはローターの部分を順次通過する
必要があり、ショートパスするのは好ましない。反応液
のショートパスを防ぐ為にそれぞれの翼あるいはロータ
ーの間にバッフルあるいはステーターを設ける、あるい
は分散室を複数個直列に並べて設けることが好ましい。
るいはローターが少なくとも3つ以上、より好ましくは
4つ以上あることが必要である。その際処理される反応
液はこれらの翼あるいはローターの部分を順次通過する
必要があり、ショートパスするのは好ましない。反応液
のショートパスを防ぐ為にそれぞれの翼あるいはロータ
ーの間にバッフルあるいはステーターを設ける、あるい
は分散室を複数個直列に並べて設けることが好ましい。
翼あるいはローターの数が3つ以下の場合は、第1反
応槽で生成したゴム粒子が剪断処理される回数が不充分
で、粒子分散機で所望の粒子径にするのが難しくなる。
応槽で生成したゴム粒子が剪断処理される回数が不充分
で、粒子分散機で所望の粒子径にするのが難しくなる。
粒子分散機は、上記のような条件を満たしており、高
い剪断速度を与えるものであればどのようなものでもよ
いが、例えば撹拌翼としてプロペラ翼、パトル翼、傾斜
パトル翼、タービン翼等を用い、それらの翼を同一軸上
に3つ以上とりつけ、各翼と翼の間にパッフルを設けた
撹拌混合機が使用される。
い剪断速度を与えるものであればどのようなものでもよ
いが、例えば撹拌翼としてプロペラ翼、パトル翼、傾斜
パトル翼、タービン翼等を用い、それらの翼を同一軸上
に3つ以上とりつけ、各翼と翼の間にパッフルを設けた
撹拌混合機が使用される。
又、例えばくし歯状に歯切りされた同心リング状のロ
ーター及びステーターの組み合わせで構成され、それら
の組み合わせが2組以上同心リング状で多層となってい
るか、あるいは別室にて同一軸上に直列に2段以上の多
段に並んで設けられているか、さらに、同心リング状で
多層の組み合わせのものが別室で直列に多段に並んで設
けられている撹拌混合機が使用されている。その際多層
あるいは多段あるいは多層多段の組み合わせのなかでロ
ーターとステーターの組み合わせの数が少なくとも3つ
以上あることが必要である。
ーター及びステーターの組み合わせで構成され、それら
の組み合わせが2組以上同心リング状で多層となってい
るか、あるいは別室にて同一軸上に直列に2段以上の多
段に並んで設けられているか、さらに、同心リング状で
多層の組み合わせのものが別室で直列に多段に並んで設
けられている撹拌混合機が使用されている。その際多層
あるいは多段あるいは多層多段の組み合わせのなかでロ
ーターとステーターの組み合わせの数が少なくとも3つ
以上あることが必要である。
これらの例としてIKA ULTRA−TURRAX−INLINE、IKA D
ISPAX−REACTOR(IKA社)、TKハイラインミル、TKパイ
プラインホモミクサー(特殊機化工業)、エバラマイル
ダー(荏原製作所)等を用いることもできる。
ISPAX−REACTOR(IKA社)、TKハイラインミル、TKパイ
プラインホモミクサー(特殊機化工業)、エバラマイル
ダー(荏原製作所)等を用いることもできる。
その際撹拌翼あるいはローターの外径d(m)、撹拌
翼あるいはローターの回転数n(rps)とするとv=π
・d・n(m/秒)で表わされる撹拌翼あるいはローター
の外周の線速度vが0.5m/秒以上であることが好まし
い。
翼あるいはローターの回転数n(rps)とするとv=π
・d・n(m/秒)で表わされる撹拌翼あるいはローター
の外周の線速度vが0.5m/秒以上であることが好まし
い。
線速度がvが0.5m/秒未満の場合、粒子分散機内の剪
断速度が充分でなく、第1反応槽で生成したゴム粒子を
粒子分散機で所望の粒子径にするのが難しくなる。本発
明の方法において、ゴム状重合体の分散粒子は、粒子分
散機で所望の粒子径に調節することができる。例えば粒
子分散機の撹拌翼あるいはローターの回転数nを適当な
条件に選ぶことによって、ゴム粒子径を調節することが
できる。
断速度が充分でなく、第1反応槽で生成したゴム粒子を
粒子分散機で所望の粒子径にするのが難しくなる。本発
明の方法において、ゴム状重合体の分散粒子は、粒子分
散機で所望の粒子径に調節することができる。例えば粒
子分散機の撹拌翼あるいはローターの回転数nを適当な
条件に選ぶことによって、ゴム粒子径を調節することが
できる。
又、ローターとステーターの組み合わせより構成され
ている粒子分散機を用いる場合、それぞれのローターと
ステーターとの隙間をh(m)とすると、ローターの外
周の線v(m/秒)との間の関係が v/h≧200好ましくはv/h≧300 を満足することが好ましい。
ている粒子分散機を用いる場合、それぞれのローターと
ステーターとの隙間をh(m)とすると、ローターの外
周の線v(m/秒)との間の関係が v/h≧200好ましくはv/h≧300 を満足することが好ましい。
ローターとステーターの組み合わせより構成される粒
子分散機においては、該ローターとステーターとの間の
隙間において剪断力が生じるが、v/hが200未満の場合、
剪断力が充分でなく、第1反応槽で生成したゴム粒子を
粒子分散機で所望の粒子径にするのが難しくなる。
子分散機においては、該ローターとステーターとの間の
隙間において剪断力が生じるが、v/hが200未満の場合、
剪断力が充分でなく、第1反応槽で生成したゴム粒子を
粒子分散機で所望の粒子径にするのが難しくなる。
本発明において、第1反応槽における反応液の占める
容積をV1、粒子分散機の容積をV2とした時、 V2/V1<0.2好ましくはV2/V1<0.15である。
容積をV1、粒子分散機の容積をV2とした時、 V2/V1<0.2好ましくはV2/V1<0.15である。
V2/V1が0.2より小さくない場合は、反応液流量に対して
粒子分散機の容積が大きくなり、粒子分散機内での平均
滞留時間が増大して、その間に単量体の転化率が高くな
り、また反応液の粒度も上昇して、粒子分散機の撹拌翼
あるいはローターの高速回転に過大の動力を要すること
になるので好ましくない。
粒子分散機の容積が大きくなり、粒子分散機内での平均
滞留時間が増大して、その間に単量体の転化率が高くな
り、また反応液の粒度も上昇して、粒子分散機の撹拌翼
あるいはローターの高速回転に過大の動力を要すること
になるので好ましくない。
本発明においては、第1反応槽から連続的に抜き出さ
れた反応液を粒子分散機で処理し、該処理された反応液
をつづいて第2反応槽に連続的に供給して重合を継続す
るが、該第2反応槽は撹拌槽型反応槽であって、該第2
反応槽内での反応液の単量体転化率は25重量%以上に保
たれていることが必要である。この時、第2反応槽が撹
拌槽型反応槽以外の反応槽例えば反応槽入口と出口での
反応液の単量体転化率が異なる塔式反応槽である場合、
あるいは第2反応槽が撹拌槽型反応槽でも、該反応槽内
の反応液の単量体転化率が25重量%未満の場合、得られ
る樹脂中のゴム粒子径の分布が広いものとなり、好まし
くない。循環ラインで生成されたゴム粒子は、重合率の
高い反応液中に供給してゴム粒子を安定化させることが
必要である。第2反応槽として用いられる撹拌槽型反応
槽とは、反応槽内の反応液の組成及び温度がほぼ均一に
なるように撹拌翼で混合されている反応槽であればよ
く、同業者では周知であり、例えばドラフト付スクリュ
ー型撹拌翼あるいはダブルヘリカル型撹拌翼を有する反
応槽等がある。
れた反応液を粒子分散機で処理し、該処理された反応液
をつづいて第2反応槽に連続的に供給して重合を継続す
るが、該第2反応槽は撹拌槽型反応槽であって、該第2
反応槽内での反応液の単量体転化率は25重量%以上に保
たれていることが必要である。この時、第2反応槽が撹
拌槽型反応槽以外の反応槽例えば反応槽入口と出口での
反応液の単量体転化率が異なる塔式反応槽である場合、
あるいは第2反応槽が撹拌槽型反応槽でも、該反応槽内
の反応液の単量体転化率が25重量%未満の場合、得られ
る樹脂中のゴム粒子径の分布が広いものとなり、好まし
くない。循環ラインで生成されたゴム粒子は、重合率の
高い反応液中に供給してゴム粒子を安定化させることが
必要である。第2反応槽として用いられる撹拌槽型反応
槽とは、反応槽内の反応液の組成及び温度がほぼ均一に
なるように撹拌翼で混合されている反応槽であればよ
く、同業者では周知であり、例えばドラフト付スクリュ
ー型撹拌翼あるいはダブルヘリカル型撹拌翼を有する反
応槽等がある。
第2反応槽で重合を行なった反応液は、該反応槽より
連続的に抜き出し、そのままあるいは必要に応じて1つ
以上の撹拌槽型反応槽又は塔型反応槽で重合を継続させ
た後、例えば180〜260℃の温度範囲で真空下に未反応単
量体及び溶剤を蒸発させ、ゴム変性耐衝撃性樹脂を得
る。
連続的に抜き出し、そのままあるいは必要に応じて1つ
以上の撹拌槽型反応槽又は塔型反応槽で重合を継続させ
た後、例えば180〜260℃の温度範囲で真空下に未反応単
量体及び溶剤を蒸発させ、ゴム変性耐衝撃性樹脂を得
る。
次に本発明の実施例を示す。
実施例1 6.0重量部のポリブタジエン(旭化成製、商品名ジエ
ン55)を79.0部のスレン、15.0部の溶剤としてのエチル
ベンゼンに溶解して原料溶液とした。この原料溶液に酸
化防止剤として2,6−ジターシャリブチルフェノールを
0.1重量部添加後、満液型のドラフト付スクリュー型撹
拌翼を備えた容積(V1)24.9の第1反応槽に連続的に
13.0/時の速さで供給した。第1反応槽では反応温度
130℃、撹拌翼の回転数1.5rpsで重合を行なって、ゴム
状重合体を相転移させ、ゴム粒子を生成させた。第1反
応槽出口の反応液は、ゴム状重合体X1=6.0重量%、単
量体より生成したポリスチレンX2=20.8重量%、(単量
体添加率26.3重量%)であった。
ン55)を79.0部のスレン、15.0部の溶剤としてのエチル
ベンゼンに溶解して原料溶液とした。この原料溶液に酸
化防止剤として2,6−ジターシャリブチルフェノールを
0.1重量部添加後、満液型のドラフト付スクリュー型撹
拌翼を備えた容積(V1)24.9の第1反応槽に連続的に
13.0/時の速さで供給した。第1反応槽では反応温度
130℃、撹拌翼の回転数1.5rpsで重合を行なって、ゴム
状重合体を相転移させ、ゴム粒子を生成させた。第1反
応槽出口の反応液は、ゴム状重合体X1=6.0重量%、単
量体より生成したポリスチレンX2=20.8重量%、(単量
体添加率26.3重量%)であった。
第1反応槽よりの反応液を連続的に取り出し、粒子分
散機に送って該反応液を処理した。粒子分散機は内容積
(V2)0.48、撹拌翼として外径(d)0.05mの4枚パ
ドル翼が6組1本のシャフトに取り付けられており、又
各パドル翼とパドル翼の間にはシャフトと同時に回転す
る円板がバッフルとして取り付けられているものを用い
た。粒子分散機内の撹拌翼の回転数(n)は16.7rps(1
000rpm)で運転した。第1反応槽と粒子分散機の容積の
比V2/V1は0.019、該粒子分散機内のそれぞれの撹拌翼外
周の線速度は2.6m/秒となる。
散機に送って該反応液を処理した。粒子分散機は内容積
(V2)0.48、撹拌翼として外径(d)0.05mの4枚パ
ドル翼が6組1本のシャフトに取り付けられており、又
各パドル翼とパドル翼の間にはシャフトと同時に回転す
る円板がバッフルとして取り付けられているものを用い
た。粒子分散機内の撹拌翼の回転数(n)は16.7rps(1
000rpm)で運転した。第1反応槽と粒子分散機の容積の
比V2/V1は0.019、該粒子分散機内のそれぞれの撹拌翼外
周の線速度は2.6m/秒となる。
該粒子分散機で処理された反応液は、つづいて満液型
のドラフト付スクリュー型撹拌翼を備えた容積10.2の
第2反応槽に連続的に供給して重合を継続した。第2反
応槽では反応温度130℃、撹拌翼の回転数1.0rpsで重合
を行なった。
のドラフト付スクリュー型撹拌翼を備えた容積10.2の
第2反応槽に連続的に供給して重合を継続した。第2反
応槽では反応温度130℃、撹拌翼の回転数1.0rpsで重合
を行なった。
第2反応槽内の反応液は、単量体転化率が34.1重量%
に保たれていた。さらに第2反応槽で重合した反応液は
連続的に取り出して塔式反応槽よりなる出口温度がそれ
ぞれ140℃、150℃および160℃の第3、第4、第5反応
槽に供給して重合を継続した。第5反応槽から連続的に
取り出された反応液は、従来から知られている脱揮発分
装置を用いて、高温高真空下で未反応モノマー及び溶剤
を除去した後、押出機を用いてペレット化し、HIPS樹脂
の製品を得た。
に保たれていた。さらに第2反応槽で重合した反応液は
連続的に取り出して塔式反応槽よりなる出口温度がそれ
ぞれ140℃、150℃および160℃の第3、第4、第5反応
槽に供給して重合を継続した。第5反応槽から連続的に
取り出された反応液は、従来から知られている脱揮発分
装置を用いて、高温高真空下で未反応モノマー及び溶剤
を除去した後、押出機を用いてペレット化し、HIPS樹脂
の製品を得た。
得られた製品中のゴム粒子の平均粒子径を電子顕微鏡
写真に基づき、その体積平均径を測定した。また製品を
0.1mmの厚さに押し出して0.2mm2以上の面積を有するフ
ィッシュアイの個数を測定した。以下の実施例、比較例
においても同様の評価を行ない、それぞれ表1および表
2に示した。
写真に基づき、その体積平均径を測定した。また製品を
0.1mmの厚さに押し出して0.2mm2以上の面積を有するフ
ィッシュアイの個数を測定した。以下の実施例、比較例
においても同様の評価を行ない、それぞれ表1および表
2に示した。
実施例2、3 粒子分散機内撹拌翼の回転数を変更した他は実施例1
と全く同じにして運転した。
と全く同じにして運転した。
実施例4 第1反応槽の反応温度を127℃に変更した他は実施例
1と全く同じにして運転した。
1と全く同じにして運転した。
実施例5 実施例4において原料溶液中のポリブタジエンの量を
9.0重量部、エチルベンゼンの量を12.0重量部に変え、
第1反応槽および粒子分散機内の撹拌条件も表−1に示
すように変えて運転した。
9.0重量部、エチルベンゼンの量を12.0重量部に変え、
第1反応槽および粒子分散機内の撹拌条件も表−1に示
すように変えて運転した。
実施例6 実施例1において粒子分散機として、くし歯状に歯切
りされたローター及びステーターの組み合わせで構成さ
れ、それら2組が同心リング状に2層となっており、又
それらの2層リング状のローターとステーターの組み合
わせが、別室にて同一軸上に直列に3段並んで設けられ
ている撹拌混合機を用いた。この装置においてローター
とステーターの組み合わせの数は6組となる。該粒子分
散機の内容積(V2)は0.24、各段での2層のローター
のうち、外側のローターの外径(do)は0.055m、内側の
ローターの外径(di)は0.04mであり、ローターとステ
ーターとの隙間(h)は各々0.001mである。粒子分散機
内のローターの回転数(n)は8.3rps(500rpm)で運転
した。第1反応層と粒子分散機の容積比V2/V1は0.010、
該粒子分散機内のそれぞれのローター外周の線速度は、
外側のローターで(vo)1.44m/秒、内側のローター(V
i)で1.05m/秒、又ローターとステーターとの隙間とロ
ーター外周の線速度の関係v/hは、外側でvo/h=1440、
内側でVi/h=1050となる。
りされたローター及びステーターの組み合わせで構成さ
れ、それら2組が同心リング状に2層となっており、又
それらの2層リング状のローターとステーターの組み合
わせが、別室にて同一軸上に直列に3段並んで設けられ
ている撹拌混合機を用いた。この装置においてローター
とステーターの組み合わせの数は6組となる。該粒子分
散機の内容積(V2)は0.24、各段での2層のローター
のうち、外側のローターの外径(do)は0.055m、内側の
ローターの外径(di)は0.04mであり、ローターとステ
ーターとの隙間(h)は各々0.001mである。粒子分散機
内のローターの回転数(n)は8.3rps(500rpm)で運転
した。第1反応層と粒子分散機の容積比V2/V1は0.010、
該粒子分散機内のそれぞれのローター外周の線速度は、
外側のローターで(vo)1.44m/秒、内側のローター(V
i)で1.05m/秒、又ローターとステーターとの隙間とロ
ーター外周の線速度の関係v/hは、外側でvo/h=1440、
内側でVi/h=1050となる。
実施例7、8 粒子分散機内撹拌翼の回転数を変更した他は、実施例
6と全く同じにして運転した。
6と全く同じにして運転した。
比較例1 第1反応槽と第2反応槽の間の粒子分散機がない他
は、実施例1と同じにして運転した。ゴム粒子の平均粒
径は大きく、巨大粒子もみられた。
は、実施例1と同じにして運転した。ゴム粒子の平均粒
径は大きく、巨大粒子もみられた。
比較例2 比較例1において第1反応槽撹拌翼回転数を4.5rps
(270rpm)にして運転した。巨大粒子はみられなかった
が、実施例1に比べると平均粒子径は大きくなった。
(270rpm)にして運転した。巨大粒子はみられなかった
が、実施例1に比べると平均粒子径は大きくなった。
比較例3 実施例1において粒子分散機内の撹拌翼の回転数を2.
0rps(120rpm)にして運転した。
0rps(120rpm)にして運転した。
比較例4 実施例1において、粒子分散機として内容積(V2)0.
96、撹拌翼として外径(d)0.08mの4枚傾斜パドル
翼を1つだけもつものを用い、撹拌の回転数を16.7rps
(1000rpm)で運転した。
96、撹拌翼として外径(d)0.08mの4枚傾斜パドル
翼を1つだけもつものを用い、撹拌の回転数を16.7rps
(1000rpm)で運転した。
比較例5 実施例1において、粒子分散機として内容積7.6、
撹拌翼として外径(d)0.14mの4枚パドル翼が6組取
つけられているものを用い、撹拌の回転数を3.33rps(2
00rpm)で運転した。
撹拌翼として外径(d)0.14mの4枚パドル翼が6組取
つけられているものを用い、撹拌の回転数を3.33rps(2
00rpm)で運転した。
比較例6 実施例1において第1反応槽および第2反応槽の反応
温度を変えて第2反応槽の単量体転化率が25重量%以下
になるような条件で運転した。
温度を変えて第2反応槽の単量体転化率が25重量%以下
になるような条件で運転した。
比較例7 実施例1において第1反応槽を110℃で運転したとこ
ろ、第1反応槽ではゴム状重合体は相転移をおこさず、
連続相のままだった。粒子分散機で処理してもゴム粒子
は生成せず、第2反応槽で反応温度を上げてはじめてゴ
ム粒子が生成した。
ろ、第1反応槽ではゴム状重合体は相転移をおこさず、
連続相のままだった。粒子分散機で処理してもゴム粒子
は生成せず、第2反応槽で反応温度を上げてはじめてゴ
ム粒子が生成した。
比較例8 実施例1において第1反応槽の温度を138℃で運転し
たところ、第1反応槽で生成したゴム粒子は大きく、一
部に巨大粒子がみられた。この反応液を粒子分散機で処
理したが、実施例1に比較し平均粒子径も大きく、巨大
粒子もわずかにみられた。
たところ、第1反応槽で生成したゴム粒子は大きく、一
部に巨大粒子がみられた。この反応液を粒子分散機で処
理したが、実施例1に比較し平均粒子径も大きく、巨大
粒子もわずかにみられた。
比較例9 実施例1において原料溶液の組成を表2に示すように
変えポリブタジエンを1.0重量%として運転した。巨大
粒子もみられず、平均粒子も小さいゴム粒子が生成した
が、製品中のゴム含有率が低く、ゴム変性耐衝撃性樹脂
としては、衝撃強度等が低すぎた。
変えポリブタジエンを1.0重量%として運転した。巨大
粒子もみられず、平均粒子も小さいゴム粒子が生成した
が、製品中のゴム含有率が低く、ゴム変性耐衝撃性樹脂
としては、衝撃強度等が低すぎた。
比較例10 実施例1において原料溶液の組成を表2に示すように
変え、ポリブタジエンを21.0重量%として運転した。ゴ
ム濃度が高すぎ、相転移をおこさなかった。
変え、ポリブタジエンを21.0重量%として運転した。ゴ
ム濃度が高すぎ、相転移をおこさなかった。
比較例11 実施例6において、粒子分散機内のローターの回転数
を1.67rps(100rp)にして運転した。
を1.67rps(100rp)にして運転した。
比較例12 実施例6において2層の同心リング状のローターとス
テーターの組み合わせが1段のみの粒子分散機を用い8.
3rps(500rpm)で運転した。
テーターの組み合わせが1段のみの粒子分散機を用い8.
3rps(500rpm)で運転した。
比較例13 実施例6において、ローターとステーターとの隙間
(h)が0.01mの粒子分散機を用い、8.3rps(500rpm)
で運転した。
(h)が0.01mの粒子分散機を用い、8.3rps(500rpm)
で運転した。
〔発明の効果〕 本発明によれば、特定の条件下で、第1反応槽で粒子
化したゴム成分を含む反応液を粒子分散機で循環処理し
て所望の粒子径のゴム粒子を得、さらに第2反応槽で重
合を行なってゴム粒子を安定化させるという方法で、巨
大粒子がほとんどなく所望の平均粒子径のゴム粒子をも
つ外観良好なゴム変性スチレン系樹脂を極めて効率的に
製造することができる。
化したゴム成分を含む反応液を粒子分散機で循環処理し
て所望の粒子径のゴム粒子を得、さらに第2反応槽で重
合を行なってゴム粒子を安定化させるという方法で、巨
大粒子がほとんどなく所望の平均粒子径のゴム粒子をも
つ外観良好なゴム変性スチレン系樹脂を極めて効率的に
製造することができる。
本発明は、このようなゴム変性スチレン系樹脂の用途
の拡大に伴う高品質製品の製造の要求と、より効率的製
法による低コスト生産の要求に答える方法を提供し、そ
の工業的利用価値は極めて大きいものである。
の拡大に伴う高品質製品の製造の要求と、より効率的製
法による低コスト生産の要求に答える方法を提供し、そ
の工業的利用価値は極めて大きいものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08F 212:08)
Claims (2)
- 【請求項1】スチレン系単量体にゴム状重合体を溶解し
た原料溶液を第1反応槽へ供給し、ゴム状重合体が分散
粒子に転換するのに必要な単量体転化率以上に該単量体
の重合を行わせながら該反応槽より原料溶液供給量と同
量の反応液を連続的に取り出し、ついで該反応液を内部
に高速で回転する翼あるいはローターを少なくとも3つ
以上もつ粒子分散機に送って、ゴム状重合体の分散粒子
を剪断処理し、ついで該粒子分散機で処理された反応液
を第2反応槽に連続的に供給して重合を継続するか、あ
るいはさらに必要に応じて第3反応槽以降の反応槽に供
給して重合を継続させることによりなるゴム変性スチレ
ン系樹脂の連続的塊状または溶液重合法において、 (A)第1反応槽中で反応液の占める容積をV1、循環ラ
イン中の粒子分散機の容積をV2とした時 V2/V1<0.2 であり、 (B)第1反応槽出口の反応液中のゴム状重合体の割合
をX1重量%、単体量が重合して生成した重合体の割合を
X2重量%とした時、X1及びX2の値を 1<X2≦20かつ 1.5X1−0.05X1 2<X2<4.5X1−0.05X1 2 を満足するように維持し、 (C)該粒子分散機内のそれぞれの翼あるいはローター
の外周の線速度が0.5m/秒以上であり、 (D)第2反応槽が完全混合撹拌槽型反応槽で、該反応
槽での単量体転化率が25重量%以上に保たれている ことを特徴とする外観良好なゴム変性スチレン系樹脂の
連続的製造方法。 - 【請求項2】前記粒子分散機が、同心リング状のロータ
ー及びステーターで構成され、該ローターとステーター
の組み合わせの数が少なくとも3つ以上あり、しかもそ
れぞれの該ローターとステーターとの間隙をh(m)と
すると、ローターの外周の線速度v(m/秒)との間で v/h≧200 の関係を満足する請求項1に記載のゴム変性スチレン系
樹脂の連続的製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16269189A JP2764077B2 (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | ゴム変性スチレン系樹脂の連続的製造方法 |
| DE68917447T DE68917447T2 (de) | 1988-12-28 | 1989-12-25 | Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von mit Kautschuk modifizierten schlagfesten Harzen. |
| EP89123912A EP0376232B1 (en) | 1988-12-28 | 1989-12-25 | Continuous process for preparing rubber modified high impact resins |
| CA002006738A CA2006738C (en) | 1988-12-28 | 1989-12-27 | Continuous process for preparing rubber modified high impact resins |
| KR1019890009940A KR930001698B1 (ko) | 1988-12-28 | 1989-12-28 | 고무변성 내충격성수지의 연속적제조방법 |
| KR1019890019938A KR900009721A (ko) | 1988-12-28 | 1989-12-28 | 고무변성 내충격성수지의 연속적 제조방법 |
| US07/961,026 US5210132A (en) | 1988-12-28 | 1992-10-14 | Continuous process for preparing rubber modified high impact resin |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16269189A JP2764077B2 (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | ゴム変性スチレン系樹脂の連続的製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328210A JPH0328210A (ja) | 1991-02-06 |
| JP2764077B2 true JP2764077B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=15759470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16269189A Expired - Lifetime JP2764077B2 (ja) | 1988-12-28 | 1989-06-27 | ゴム変性スチレン系樹脂の連続的製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2764077B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2024048546A1 (ja) | 2022-09-01 | 2024-03-07 |
-
1989
- 1989-06-27 JP JP16269189A patent/JP2764077B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0328210A (ja) | 1991-02-06 |
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